Alla dessa branschansträngningar är att skaffa den outnyttjade marknaden i utvecklade länder och utvecklingsländer som ivrigt väntar på de lätta fordonen på grund av den höga tonvikten på växande oljepriser och oro för växthusgaser. Så dessa lätta fordon kommer att ge mer körsträcka med samma mängd energi jämfört med vanliga fordon. Utmaningen ligger dock i prissättningen av slutprodukten på grund av de höga kostnaderna förknippade med utveckling och implementering av dessa avancerade material och produktionsteknologier. Stål: Bland metallerna och kompositerna är stål den mest bedårande komponenten som har spelat en viktig roll i biltillverkningsprocessen. Det är det stora intresseområdet för stålindustrin och komponentleverantörer som satsar stort på sin innovation. Stålets inneboende förmåga att absorbera stötenergi i en krocksituation ledde till att materialet ofta var ett förstahandsval för bildesigner. Medan komponenterna i en kaross i vit struktur bör genomgå tester som visar att metallen kan absorbera eller överföra stötenergi i en krocksituation för att avgöra om materialen är lämpliga för fordonstillämpning.
ThyssenKrupp Steel Europe startade moderniserade fabriker för att producera höghållfasta stål för lättviktsbilskonstruktion, utgångsmaterial för plåt, plus stål för olje- och gasledningar och elektriskt stål. Medan Chrysler och många utländska biltillverkare är beroende av zink-järn-beläggningar, som kan tillverkas genom elektrogalvanisering eller genom att producera galvaneal, som är ett inline-glödgat galvaniserat stål, på varma diplinjer.
I samarbete med Sumitomo Metal Industries och Aisin Takaoka har Mazda Motor blivit den första biltillverkaren att framgångsrikt utveckla fordonskomponenter med 1 800 MPa ultrahöghållfast stål. Dess CX-5 kommer under ett lättare fordon, har styvare chassi till stor del gjorda av höghållfast stål, vilket gör att bilen kan kännas solid och sammansatt när den kör genom tuff terräng, antingen vägar eller stigar. En annan biltillverkare Honda har kommit med Accord Euro som är tillverkad till 50 % av höghållfast stål.
Aluminium: En annan metall som erbjuder avsevärd potential för att minska vikten på en bilkaross är aluminium, som är det vanligaste återvunna materialet i världen. Aluminiun kan användas i drivlina, chassier, legeringar och karosskonstruktioner för fordon.
Det har förekommit en betydande användning av aluminium under de senaste åren och Sears forskning säger att 110 kg aluminium användes i fordon under 1996 och beräknas stiga till 250 – 340 kg, inklusive med eller utan tar karosspaneler eller strukturtillämpningar senast 2015. Även om förutsägelserna också säger om aluminiumtillämpningar i bagageluckor, kåpor och dörrar som hänger, och de senaste exemplen är drivlinor, karossstruktur, chassi och luftkonditionering. Den nuvarande nyckeltrenden för materialet är motorblock, som är en av de tyngre delarna som byts från gjutjärn till aluminium, vilket resulterar i en betydande viktminskning.
Den senaste utvecklingen är att applicera smidesaluminium över aluminiumgjutgods och även hitta applikationer av smidesaluminium i värmesköldar, stötfångarförstärkningar, krockkuddshus, pneumatiska system, sumpar, sätesramar, sidokollisioner paneler, etc.
Den nya Mercedes-Benz SL får en karossvikt i aluminium som består av 44 % gjuten aluminium, 17 % aluminiumsektioner, 28 % aluminiumplåt, 8 % stål och 3 % av andra material. Den väger mindre än sin föregångare på grund av omfattande användning av aluminiumkonstruktion i infällbar hårddisk-cabriolet, men dyrare.
Enligt Mercedes-Benz minskar de aerodynamiska förbättringarna i denna modell inte bara luftmotståndet, utan erbjuder också en tystare körning, med mindre vind uppifrån och ner i kabinen och ännu mindre smutsuppbyggnad på sidorutorna. Den relativa krockvärdigheten för två liknande fordon, ett med mer aluminium, det andra med mer stål, kommer dock att ge stålbilen en säkerhetsfördel. Medan aluminium, räknat på ett pund per pund, absorberar två gånger så mycket krockenergi som typiskt fordonsstål, fortsätter argumentet genom att säga att när fordon lättar upp kommer aluminium att hjälpa till med bränsleekonomi, prestanda och säkerhet.
Magnesium: Jämfört med aluminium &stål/gjutjärn är magnesium 33% respektive 75% lättare. Samtidigt är korrosionsbeständigheten hos moderna, högrena magnesiumlegeringar bättre än för konventionella pressgjutna aluminiumlegeringar.
Men magnesiumkomponenter i bilprodukter har många nackdelar med mekaniska/fysikaliska egenskaper som kräver unik design för applikation och modulen och hårdheten hos magnesiumlegeringar är lägre än aluminium och den termiska expansionskoefficienten är större. Det bör dock noteras att lämpliga ribbor och stöd ofta kan övervinna styrka och modulbegränsningar.
Efter att EU deklarerade koldioxidutsläpp till mindre än 120 g/kg har magnesium blivit den flitigt marknadsförda och använda lättaste metallen i bilar i Europa. Kostnadsreduceringsidén i utvecklingen av tillverkade magnesiumkomponenter syftade till att få delarnas priser ungefär dubbelt så höga som aluminiumdelarna.
Plaster och kompositer: Från och med 1953 har Corvette polymerkompositmaterial varit en del av bilindustrin. Preferensen för dessa material har vuxit på grund av deras förkortade ledtider, lägre investeringskostnader, minskad vikt och möjligheter att konsolidera delar, korrosionsbeständighet, designflexibilitet, materialanisotropi och mekaniska egenskaper i förhållande till konventionell ståltillverkning.
Men hinderet ägde rum på grund av de höga materialkostnaderna, låga produktionshastigheter, oro för återvinningsbarhet och flera faktorer har hindrat storskaliga fordonstillämpningar av polymerkompositer. Kostnaden för kompositmaterial är vanligtvis upp till 10 gånger högre vid användning av kolfibrer än för konventionella metaller och därför måste huvudmålen för framtida utveckling vara användningen av hybridkompositer, som medför låga kostnader. BMW och VW gav ett försprång i användningen av kolfiberstrukturer i sina fordon.
I snabbare takt ersätts stålkonstruktioner av metall- och plasthybrider. Så det finns en betydande konkurrens på materialmarknaden för fordonstillämpningar. De växande miljöhänsynen ökar också behovet av lättare fordon för lägre bränsleförbrukning och även för behovet av återvinning.
Därför anpassar bilindustrin kommersiellt gångbara strategier som alternativa metaller och kompositer för att möta efterfrågan och upprätthålla den växande konkurrensen inom industrin. Men flaskhalsen i scenariot för branschen är inte bara att tillgodose efterfrågan på lätta fordon och kan också utmana fordonsstandardföreskrifter, nationens infrastrukturella och ekonomiska frågor.
Ändå finns det betydande hinder för storskalig användning av dessa material, främst på grund av kostnaden för råvarorna eller det stora investeringsbehovet för omvandling av formningsprocesserna och nå förändrade standarder och regler för krocksäkerhet och tillförlitlighet. Så det behövs ytterligare forskning för bästa livskraftiga processer, egenskaper och billigare material för att tjäna pengar på denna lukrativa industri på topp.
